Ottieni informazioni sulle proprietà, la composizione e la produzione di lega metallica
Le leghe sono composti metallici composti da un metallo e uno o più elementi metallici o non metallici.
Esempi di leghe comuni includono:
- Acciaio , una combinazione di ferro (metallo) e carbonio (non metallico)
- Bronzo, una combinazione di rame (metallo) e stagno (metallo) e
- Ottone, una miscela di rame (metallo) e zinco (metallo)
Proprietà
I singoli metalli puri possono possedere proprietà utili, come buona conduttività elettrica , elevata resistenza e durezza, o resistenza al calore e alla corrosione .
Le leghe metalliche commerciali tentano di combinare queste proprietà benefiche per creare un metallo che è più utile per una particolare applicazione rispetto a qualsiasi dei suoi elementi componenti.
Lo sviluppo dell'acciaio, ad esempio, richiedeva di trovare la giusta combinazione di carbonio e ferro (circa il 99% di ferro e l'1% di carbonio, a quanto risulta) per produrre un metallo più forte, più leggero e più lavorabile del ferro puro .
Le proprietà precise delle nuove leghe sono difficili da calcolare perché gli elementi non si combinano solo per diventare una somma di parti, ma si formano attraverso interazioni chimiche che dipendono dalle loro parti componenti e dal metodo di produzione. Di conseguenza, sono necessari molti test nello sviluppo di nuove leghe metalliche.
Una cosa è certa è che quando i metalli sono legati, la temperatura di fusione è sempre influenzata. Galinstan ®, una lega a basso punto di fusione contenente gallio , stagno e indio, è liquido a temperature superiori a 2,2 ° F (-19 ° C), il che significa che il suo punto di fusione è inferiore di 122 ° F (50 ° C) rispetto al gallio puro e più di 212 ° F (100 ° C) sotto indio e stagno.
Galinstan® e Wood's Metal sono esempi di leghe eutettiche. Le leghe eutettiche hanno il punto di fusione più basso di qualsiasi combinazione di leghe contenente gli stessi elementi.
Composizione
Migliaia di composizioni di lega sono in produzione regolare, mentre nuove composizioni vengono sviluppate regolarmente.
Le composizioni standard accettate comprendono i livelli di purezza degli elementi costitutivi (in base al contenuto di peso).
Il trucco, così come le proprietà meccaniche e fisiche delle leghe comuni, sono standardizzati da organizzazioni internazionali quali ISO, SAE International e ASTM International.
Produzione
Alcune leghe metalliche sono presenti in natura e richiedono una piccola trasformazione per essere convertite in materiali di qualità industriale. Le ferro-leghe come il ferro-cromo e il ferro-silicio, ad esempio, sono prodotte dalla fusione di minerali misti e vengono utilizzate nella produzione di vari acciai.
Le leghe commerciali e commerciali, tuttavia, richiedono generalmente una maggiore elaborazione e sono più spesso formate miscelando metalli fusi in un ambiente controllato. Tuttavia, ci si sbaglia nel pensare che legare i metalli sia un processo semplice.
Ad esempio, se si dovesse semplicemente mescolare l' alluminio fuso con il piombo fuso, scopriremmo che si separerebbero in strati, proprio come l'olio e l'acqua. La procedura per combinare metalli fusi o mescolare metalli con non metalli varia molto a seconda delle proprietà degli elementi richiesti.
Gli elementi metallici hanno una grande differenza nella loro tolleranza al calore e ai gas. Mentre elementi come i metalli refrattari sono stabili alle alte temperature, altri iniziano a interagire con il loro ambiente, il che può influire sui livelli di purezza e, in definitiva, sulla qualità della lega.
Considerazioni importanti quando si lega metalli includono le temperature di fusione dei metalli componenti, i livelli di impurità, l'ambiente di miscelazione e la procedura di lega.
In alcuni casi, le leghe intermedie devono essere preparate per persuadere gli elementi a combinare.
Una lega di alluminio al 95,5% e rame al 4,5% viene preparata per prima cosa preparando una miscela al 50% dei due elementi. Questa miscela ha un punto di fusione inferiore rispetto all'alluminio puro o al rame puro e agisce come una "lega indurente". Questo viene quindi introdotto nell'alluminio fuso a una velocità tale da creare il giusto mix di lega.
Fonti: Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalli al servizio dell'uomo . 11a edizione (1998).